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当今世界各国的高层建筑越来越多,普通钢结构建筑虽然具有重量轻、施工快、空间美观等特点,但其防火性能较差。自美国“9.11”事件中双子塔倒塌后,钢结构的致命缺陷--抗高温能力差的问题就引起人们普遍关注。
革命不是琴棋书画,革命需要流血牺牲,若每一场革命都能推动人类文明的发展,是祸还是福?
由于钢具有很高的导热系数,暴露钢构件表面很容易在短时间内通过传导、辐射或对流方式,从高温到低温将传递的热流从火源传递到整个结构。
普通钢材的结构性能和屈服强度在暴露于高温下时吸收热量显著降低,力学性能指标和弹性模量在高温下迅速下降,如350℃时普通钢的屈服强度会降至室温时的2/3。行业届有句俗话:成分决定结构,结构决定性质,性质决定用途。
耐火钢(fire-resistant steel),是指一般规定在600℃1~3小时内的屈服强度大于室温屈服强度的2/3,用于钢结构建筑或高层大型建筑的在一定条件下具有防火抗坍塌功能的工程结构钢。
耐火钢的意义是指在遇到火灾较短的时间内(一般为1-3小时)的高温条件下能够保持较高的屈服强度(即使是暴露的钢也可以抵抗30分钟的火灾),建筑物不会倒塌,建筑物内的居住者有更多的时间逃生,并且消防队能控制它。
日本是最早开始对耐火钢进行研究的国家,并且研究比较成熟,技术比较领先。日本工业标准规定,在600℃时,耐火钢的屈服强度必须保留其在室温时的2/3,如钢牌号SM490A,室温时抗拉强度490-610MPa, 屈服强度325MPa, 600℃不低于217MPa。
在室温下,耐火钢的性能和可焊性类似于碳钢,具有与同样强度等级碳钢相似的化学成分,不同的是耐火钢中加入了铬、钼和其他微量合金元素以提高高温下的屈服点,目前生产的耐火钢有Mo-Nb系、Mo-Nb-Ti系、Mo-V系、Mo-Cr-Nb系、Mo-Cr-Cu系等,川崎钢铁公司开发的SM490B级钢(简称KSFR钢)和日本钢铁公司开发的SM490A级钢(简称NSFR钢)是比较典型的耐火钢。
在日本,耐火钢已广泛用于建筑包括多层的露天停车场、运动设施、中庭、火车站、外部钢框架和许多其他结构。耐火钢的使用成功地减少了防火量,在不超过600℃的情况下,结构构件甚至可以在不受保护下直接使用。
宝钢是在国内最早开展研制和生产建筑用耐火钢的的钢厂,如B400RNQ和B490RNQ两个牌号的耐火钢已在上海中福工程和中国南极长城站宝钢楼应用至今,北京国家大剧院使用的耐火专用钢板就是由武钢提供的。